组成图示
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传感器类型
电化学生物传感器
检测对象
过氧化氢（H2O2）；样品基质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.8）
检测原理
FePO4 纳米球修饰 GC 电极后，Mb 在 pH 5.0 下因表面正电荷与带负电的 FePO4 静电吸附，蛋白保持天然构象。FePO4 的高比表面和生物相容性缩短血红素铁与电极间的距离，促进 Mb 的直接电子转移（DET），在 PBS pH 6.8 中形成准可逆氧化还原峰。当 H2O2 加入时，其进入 Mb 血红素活性位点并被电催化还原，电子经 Mb 传递至 GC 电极，产生阴极电流。低浓度下电流随 H2O2 浓度线性增加，高浓度下因酶促反应饱和而趋于平台，符合 Michaelis–Menten 特征。该体系无外源标记或核酸放大，信号放大主要来自蛋白电催化和纳米材料促进的电子转移。
检测灵敏度
LOD: ca. (5 ± 1) μM (S/N = 3)；线性范围: 0.01–2.5 mM；灵敏度: ca. (85 ± 3) μA mM−1 cm−2；斜率: (5.9 ± 0.2) μA mM−1；R^2 = 0.992
效应效果
该电极对 H2O2 的安培响应在 2 s 内达到稳态值的 95%，表观 Michaelis–Menten 常数约 0.4 mM。五个独立制备电极的校准曲线斜率 RSD 为 2.6%，1 mM H2O2 十次测定 RSD 为 3.5%。4 ℃ 保存 10 h 响应无明显变化，两周内保留约 90% 初始响应。线性范围宽于多种 Mb 修饰电极，检出限与粘土-壳聚糖-金纳米粒子、SWCNT-CTAB 等相当，并低于三乙酰基三过氧化合物碳糊和 NiO 纳米粒子电极。作者认为 FePO4 可作为整合蛋白/酶与电极的简单有效生物传感平台。文中未报告选择性、抗干扰及实际样品加标回收率。
传感器的构成
- 基底/换能器电极：玻璃碳电极（GC，3 mm），提供导电基底并支持电子转移。
- 纳米材料修饰层：磷酸铁（FePO4）纳米球（约85 nm，微波法合成，CTAB稳定），高比表面和生物相容性，用于固定蛋白并促进直接电子转移（DET）。
- 识别元件：肌红蛋白（Mb，马骨骼肌来源），血红素蛋白，通过静电作用吸附于 FePO4 表面，保留天然构象并催化 H2O2 还原。
- 信号标记物：无外源标记；Mb 血红素铁（Heme Fe）作为电催化中心，将 H2O2 还原转化为阴极电流。
- 检测介质：0.1 M 磷酸盐缓冲液（PBS，pH 6.8），作为支持电解质。
- 读出系统：CHI 660B 电化学工作站，铂丝对电极（Pt）和饱和甘汞电极（SCE），用于循环伏安（CV）和安培法读出。
中文摘要
本文报道了一种快速、简便的微波加热法合成磷酸铁（FePO4）纳米结构的方法，并通过透射电镜（TEM）、扫描电镜（SEM）、能谱（EDS）、X 射线光电子能谱（XPS）、X 射线粉末衍射（XRD）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和紫外-可见光谱对其进行了表征。前驱体浓度和表面活性剂种类显著影响纳米材料的形貌与尺寸。所得 FePO4 纳米球用作电极基底固定肌红蛋白（Mb），可促进蛋白的直接电子转移（DET）。固定后的 Mb 能保持天然结构，并在 pH 6.8 下呈现一对准可逆氧化还原峰，表观电子转移速率常数为 5.54 s−1。Mb–FePO4/GC 电极对过氧化氢（H2O2）具有良好的电催化还原性能，可作为生物传感器检测 H2O2，检出限为 5±1 μM，线性范围为 0.01–2.5 mM，灵敏度约为 85±3 μA mM−1 cm−2，且稳定性和重现性良好。因此，FePO4 纳米材料可作为整合蛋白/酶与电极的简单有效生物传感平台，为多种酶的电化学生物传感应用提供分析途径。
英文摘要
A fast, simple microwave heating method has been developed for synthesizing iron phosphate (FePO(4)) nanostructures. The nanostructures were characterized and confirmed by transmission electronic microscopy (TEM), scanning electronic microscopy (SEM), energy-dispersive x-ray spectroscopy (EDS), x-ray photoelectron spectroscopy (XPS), x-ray powder diffraction (XRD), Fourier transform infrared (FT-IR), and UV-vis spectroscopy. The morphology and the size of the nanomaterials are significantly influenced by the concentration of the precursors and the kinds of surfactants. The nanostructures have been employed as an electrode substrate to immobilize myoglobin (Mb) and to facilitate the direct electron transfer (DET) reaction of the protein. After being immobilized on the nanomaterials, Mb can keep its natural structure and undergo effective DET reaction with a pair of well-defined redox peaks at - (330 ± 3.0) mV (pH 6.8) and an apparent electron transfer rate constant of 5.54 s(-1). The Mb-FePO(4)/GC electrode displays good features in the electrocatalytic reduction of H(2)O(2), and thus can be used as a biosensor for detecting substrates with a low detection limit (5 ± 1 µM), a wide linear range (0.01-2.5 mM), a high sensitivity (ca. 85 ± 3 µA mM(-1) cm(-2)), as well as good stability and reproducibility. Therefore, FePO(4) nanomaterials can become a simple and effective biosensing platform for the integration of proteins/enzymes and electrodes, which can provide analytical access to a large group of enzymes for a wide range of bioelectrochemical applications.